Подбор сечения стержней раскосов

Стержень 1-3.

Расчетное усилие – N_1-3= -721,9 кН. Задаемся гибкостью l=90, j =0,612.

Требуемая площадь сечения:

 

Принимаем 2∟100х14, А =52,56 см², i _х =3,0см, i _у =4,68см.

Гибкости стержня

j _х = j _min =0,788;

j _у =0,875;

 

Проверка устойчивости стержня:

Устойчивость обеспечена.

Стержень 3-5.

Расчетное усилие N_3-5=466,05 кН.

Требуемая площадь сечения:

 

 

Требуемые радиусы инерции:

Принимаем 2∟80х7, А =21,7 см², i_x =2,45см, i_y =3,75см.

Гибкость стержня

Проверяем прочность

Условие выполняется.

Стержень 5-6.

Расчетное усилие N_5-6=272,92 кН.

Требуемая площадь сечения:

 

Требуемые радиусы инерции:

Принимаем 2∟70х5, А =13,72 см², i_x =2,16 см, i_y =3,3см.

Гибкость стержня

Проверяем прочность

Условие выполняется.

Стержень 6-8.

Расчетное усилие N_6-8=72,89 кН.

Требуемая площадь сечения:

 

Требуемые радиусы инерции:

Принимаем 2∟40х4, А =6,16см², i_x =1,22см, i_y =2,12см.

 

Гибкость стержня

 

Проверяем прочность

Условие выполняется.

Стержень 8-9.

Расчетное усилие N_8-9=136,376 кН.

Требуемая площадь сечения:

 

Требуемые радиусы инерции:

Принимаем 2∟45х4, А =6,96см², i_x =1,38см, i_y =2,32см.

Гибкость стержня

 

Проверяем прочность

Условие выполняется.

Подбор сечения стоек

Стержень 4-5.

Расчетное усилие N_4-5= -191,662 кН. Задаемся гибкостью l=160, j=0,224.

Требуемая площадь сечения:

 

Принимаем 2∟125х10, А =48,46 см², i _х =3,85 см, i _у =5,58 см.

Гибкости стержня

j _х = j _min =0,628;

j_у =0,779;

Условие выполняется.

Стержень 7-8.

Расчетное усилие–N_7-8= -182,609 кН. Задаемся гибкостью l=150, j=0,276.

Требуемая площадь сечения:

 

Принимаем 2∟125х8, А =39,38см², i _х =3,87см, i _у =5,55см.

Гибкости стержня

j _х = j _min =0,524;

j_у =0,800;

Условие выполняется.

Все расчеты сводим в таблицу 6.3.

Таблица 6.3 – Расчет сечений стержней фермы

Элемент	№ стержня	Расчетное усилие	Приня-тое сечение	Площадь, A. см².	Расчетная длина, см	Радиус инерции,см	Гибкость	[λ]	φmin	γc	Напряжение
			Расчет-ное								Расчет-ное	Доп. σ, кН/см²
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
Верхний	2-3	0,00	160x14	87,14	281	4,92	61,382	133,2	0,797	0,95	177,5	228
	3-4	-1011,48			302
	4-6	-1011,48			302
						7,05	42,84	137,7
	6-7	-1193,27			302
	7-9	-1193,27			302
Нижний	1-5	349,42	75x6	17,56	580	2,3	252,17	400		0,95	198,9	228
						3,52	164,77	400
	5-8	1125,97	100x14	52,56	600	3	200	400			214,2	228
						4,68	128	400
	8-10	1121,3	140x9	49,44	600	4,34	138,25	400			226,8	228
						6,16	97,4	400
Раскосы	1-3	-721,9	100x14	52,56	415	3,0	63,33	134,16	0,788	0,95	157,1	228
						4,68	44,444	138,72
	3-5	466,05	80x7	21,7	430	2,45	175,51	400			205,6	228
						3,75	114,67	400
	5-6	-272,92	70x5	13,72	475	2,16	219,91	400			213,5	228
						3,3	143,94	400
	6-8	72,89	40x4	6,16	475	1,22	389,34	400			160,9	228
						2,12	224,06	400
	8-9	136,376	45x4	6,96	523	1,38	378,99	400			195,9	228
						2,32	225,43	400
Стойки	1-2	0,00								0,80
	4-5	-191,662	125x10	48,66	338	3,85	87,79	160,38	0,628		62,7	208
						5,58	60,57	164,22
	7-8	182,609	125x8	39,38	338	3,87	102,84	152,34	0,52		108,6	208
						5,55	60,90	179,82

Расчет узлов фермы

При расчете узлов фермы определяем размеры сварных швов и назначаем габариты фасонок с таким расчетом, чтобы на них размещались все сварные швы стержней.

Распределение действующего в стержне усилия принимается в зависимости от сечения стержня: если сечение состоит из двух равнополочных уголков то на обушок – 0,7N, на перо – 0,3N; если из двух неравнополочных составленных малыми полками вместе, то на обушок – 0,75N, на перо – 0,25N; если из двух неравнополочных составленных большими полками вместе, то на обушок – 0,65N, на перо – 0,35N.

Задавшись толщиной сварного шва k_f, длину его на один уголок вычисляем по формуле (в сечении по металлу шва):

(6.8)

При расчете по металлу границы сплавления формулы (6.8) имеют вид:

(6.9)

где a ₁ и a ₂ – коэффициенты распределения усилий на обушок и перо соответственно.

В узлах, где к фасонке крепятся пояса длину швов рассчитывают на разность усилий в смежных панелях.

Для примера рассмотрим опорный узел 1, где сходятся стержни 1-3, 1-5. Сварка полуавтоматическая. Сварочная проволока СВ-08Г2С диаметром 1,4-2мм. Минимальный катет шва по конструктивным требованиям k_f,min = 6 мм. Параметры сварки:

а) по металлу шва:

R_wf = 215МПа, g _wf = 1, b _f = 0,9;

б) по металлу границы сплавления:

R_un = 370МПа, R_wz = 0,45 × R_un = 0,45 × 370 = 166,5МПа, g _wz = 1, b _z = 1,05.

Определяем минимальное из произведений:

Следовательно, менее благоприятным расчетным случаем является расчет по металлу границы сплавления.

Расcчитаем прикрепление опорного раскоса 1-3, расчетное усилие N_3-5=466,05 кН, сечение из û ë 100х14.

Принимаем катет шва у обушка k_wb = 14 мм, у пера k_wр = 12 мм; вычисляем длины швов:

Аналогично производим подбор остальных длин швов приварки стержней фермы. Расчеты сводим в таблицу 6.4.

Таблица 6.4 - Расчет швов приварки стержней фермы

Узел фермы	№ стержня	Сечение	Расчетное усилие	Шов по обушку			Шов по перу
				Nоб	kf	lw	Nпер	kw	lw
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
11	1-3	100x14	721,9	505,33	14	11	216,57	12	7
	1-5	75x6	349,42	244,594	6	2	104,826	6	7
22	2-3	160x14	0	0	14	1	0	12	1
33	3-4	160x14	111,48	708,036	14	2	303,44	12	9
	3-5	80x7	466,05	326,235	6	2	139,815	6	9
44	4-5	125x10	191,662	134,163	10	1	57,499	8	3
	4-6	160x14	1011,48	708,036	14	2	303,444	12	9
55	5-6	70x5	272,92	191,044	14	2	81,876	6	6
	5-8	110x14	1125,97	788,179	6	2	337,79	12	10
66	6-7	160x14	1193,27	835,189	14	3	357,981	12	11
	6-8	40x4	72,89	51,023	6	1	21,069	6	2
7	7-8	125x8	72,89	51,023	8	1	15,307	6	3
	7-9	160x14	1193,27	835,289	14	3	357,981	12	11
8